居家智能鱼缸控制系统设计

丁峰　臧田田　章华　金建

【摘 要】本文设计了一种居家智能鱼缸的生态控制系统，包括温度检测控制模块、PH检测控制模块、水位检测控制模块、WiFi无线传输模块、声光模块、手机APP，通过各种传感器、执行器对观赏鱼的生存环境参数进行采集和控制，并通过WiFi技术将数据传输给手机App终端，实现智能化控制和管理。能够实现自动换水、自动喂食、冷热自动恒温、状态显示。大大提高了智能化控制的能力，不仅节约了资源耗费，同时也节省了人力。

【关键词】智能鱼缸；控制系统；WiFi技术

中图分类号：TP391 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）31-0102-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.31.048

【Abstract】This paper designs an ecological control system of home intelligent fish tank， which includes temperature detection control module， PH detection control module， water level detection control module， WiFi wireless transmission module， acoustooptic module and mobile APP. Through various sensors and actuators， the living environment parameters of ornamental fish are collected and controlled， and through WiFi. Fi technology transfers data to the App terminal of mobile phone to realize intelligent control and management. It can realize automatic water change， automatic feeding， cold and hot automatic constant temperature， automatic lighting， and state display. It greatly improves the ability of intelligent control， not only reduces the cost of resources， but also reduces the cost of human resources.

【Key words】Intelligent aquarium； Control system； WiFi Technology

0 引言

随着人们生活水平的日益提高，家用水族产业规模的年增长率达到13.8%，且有逐年递增的趋势，而现有的水族类观赏鱼缸类的水温、液位、水循环、喂食等都需要人工操作控制，智能化水平低，由此可见，智能水族箱的商业前景十分广阔。

1 系统总体设计

本系统是利用Stm32f103单片机控制各类传感器检测相关参数，具体是通过水位传感器检测水族箱的水位高低，温度传感器检测水族箱水体温度，pH传感器检测水体的pH值，从而控制水龙头闸门的开启和关闭时间，加热器的开启和关闭时间，过滤器的开启和关闭时间。同时还加入供氧模块用于水体供氧，定时控制换水以及自动喂食。并通过Wifi技术将传感器所测参数数据传输给手机App，定时控制换水以及自动喂食，实现远距离无线通信。便于用户外无人照管时水族箱生物的食物供给；系统整体结构图如图1所示。

2 系统硬件设计

本系统以Stm32f103为核心，通过WiFi无线接收模块进行采集，主要包括以下功能：水位检测和控制功能、温度检测和控制功能、PH检测和控制功能、定時换水和自动喂食。

2.1 水位检测和控制

水位的检测通过液位计输入Stm32f103的A/D资源，完成信号的采样和A/D转换。水位的控制是Stm32f103根据设定的阈值控制抽水泵和水龙头的的开启和关闭。

2.2 温度检测和控制

温度检测是通过DS18B20温度传感器检测，DS18B20输出的是数字信号，所以可以直接与Stm32f103连接，通过单总线协议来实现温度数据的读取。温度的控制是根据检测的温度值控制加热棒的开启和关闭。

2.3 PH检测和控制

PH检测通过MIK-PH160来检测，Stm32f103通过RS485通信协议读取检测的PH数值。

PH的控制主要根据检测的PH数值来是控制过滤器的开启和关闭，实现适合鱼生长的水环境的酸碱性。

2.4 定时换水和自动喂食

Stm32f103通过控制片内定时器的开启和关闭来实现定时的功能，根据定时时间控制水泵来实现换水，自动喂食是Stm32f103通过控制步进电机实现自动喂食功能。

2.5 wifi无线通信

系统通过WiFi模块实现Stm32f103与手机端的连接，其中Stm32f103与WiFi模块的连接是通过串口进行实现，通过WiFi无线传输模块，Stm32f103能将各传感器采集的相关参数传输给手机端显示，同时也能根据手机端的指示控制对应的执行器执行相应的操作。

3 软件APP

手机App可实现数据实时显示、数据查询、远程上传和安全保障功能。数据查询流程：进入系统主界面；选择用户登录模式（包括普通用户登录和管理员登录），输入正确信息即可进入相应的功能界面。功能界面包括当前温度、PH、液位等参数查询和历史查询、参数设置等，点击相应按钮即可进行操作。

4 结语

基于Stm32f103的智能鱼缸的生态控制系统，能够智能化鱼缸，实现节电模式、自动换水、自动喂食、冷热自动恒温、自动照明、状态显示还能远程控制与监控方便用户的管理和查看，对水族箱的日常维护和水族箱生物的生命维持有着重要意义，开创了智能化管理鱼缸的先河。具有重要的研究意义。

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